Проектирование фундаментов под 9-этажное здание в открытом котловане

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ           Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов       КУРСОВОЙ ПРОЕКТ       на тему «Проектирование  фундаментов Под 9-этажное здание в открытом котловане»                            Факультет, курс, группа  ПГСФ IV-5                  Студент Манджиева Е. В.                  Консультант Медведев Е.А.   Геология 17 Конструкция 8 Этаж 9  Город Обнинск                   МОСКВА 2011г

 

 

Содержание

1. Введение
2. Оценка инженерно-геологических условий площадки.
3. Определение расчётной нагрузки при проектировании ленточного фундамента 9-этажного здания.

а) Определение глубины заложения ленточного  фундамента под наружную стену.

б) Определение глубины заложения ленточного  фундамента под внутреннюю стену.

в) Определение размеров подошвы фундамента наружной и внутренней стены здания с подвалом.

    4. Расчет оснований по второму предельному состоянию- по деформациям

Определение конечной осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

      В курсовом проекте  по дисциплине «Основания и фундаменты» проектируется фундамент под жилое 9-ми этажное здание с подвалом.

 

В проекте необходимо:

 

- определить  физико-механические свойства грунтов  строительной площадки и выполнить  инженерно-геологический разрез  по исходным данным;

- установить  нагрузки для расчёта оснований  фундаментов по первому и второму  предельному состоянию;

- разработать  конструктивную схему фундамента  мелкого заложения, уточнить величину  расчётного сопротивления основания  по принятым размерам фундамента, определить предварительные размеры  фундамента;

- определить  модуль общей деформации по  результатам компрессионных и  штамповых испытаний;

- выполнить  расчет осадок фундаментов и  сравнить полученные данные с  предельно допустимыми осадками  для выбранного варианта фундамента;

 

 

 

Характеристика здания , анализ и характеры передачи нагрузок , определяющих расчет усилий на фундаменты.

 

1.Высота типового этажа –  2,8 м.

2. Стены наружные – кирпичные толщиной 51 и 64 см.

3. Стены внутренние – кирпичные толщиной 58 см.

4. Перекрытия- сборные многопустотные  ж/б плиты толщиной 22 см.

5. Покрытие- сборные ж/б плиты

 

Здание имеет подвал во всех осях.

Отметка пола подвала -2,70.

Отметка пола первого этажа ±0,00 на 0,80 м выше отметки спланированной поверхности земли

 

Величины постоянных и временных  нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Стена 1,2,3,5кН/м -постоянные на 358, временные на 21,

Стена 4,7кН/м  – постоянная на 433, временная на 42.

Количество этажей: 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка инженерно-геологических  условий площадки.

 

1. Классификация грунтов основания.

 

Слой №1: Насыпь не слежавшаяся, R0 не нормируется;

 

Слой №2: Вид – песчаный грунт , так как отсутствуют параметры W_L и W_p. Тип песчаного грунта зависит от гранулометрического состава.

Песок мелкий, так как  частиц крупнее 0,25мм 59,72%>50%

 кН/м³

песок мелкий, средней плотности

 

Песок влажный.

Расчетное сопротивление  грунта:

Вывод: песок влажный

 

Слой №3: Данный слой представлен глинистым грунтом;

- суглинок

- мягкопластичный

Расчетное сопротивление  грунта:

 кН/м³

        Вывод: суглинок  мягкопластичный

 

Слой №4: Вид – песчаный грунт, так как отсутствуют параметры W_L и W_p. Тип песчаного грунта зависит от гранулометрического состава.

Песок мелкий, так как  частиц крупнее 0,1мм 79,26%>75%

 кН/м³

песок мелкий, средней плотности

 

Песок насыщенный водой.

Расчетное сопротивление  грунта:

Вывод: песок мелкийи и средней плотности, насыщенный водой.

 

Слой №5: Данный слой представлен глинистым грунтом;

- глина

- тугопластичная

Расчетное сопротивление  грунта:

 кН/м³

Вывод: глина тугопластичная.

 

Слой №6: Данный слой представлен глинистым грунтом;

- супесь

- пластичная

Расчетное сопротивление  грунта:

 кН/м³

Вывод: супесь пластичная

 

где:

WL -влажность на границе текучести;                   

W - естественная влажность;

W_P -влажность на границе раскатывания;              

е - коэффициент пористости;

s - плотность частиц грунта;                         

- плотность грунта;

Sn - степень влажности                                               

IP - индекс пластичности

IL - индекс текучести

 

 

2. Построение инженерно - геологического разреза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение табличного значения расчетного сопротивления.

 

Слой №1. Растительный слой, R0 не нормируется;

 

        Слой №2.Песокмелкий, средней плотности, влажный имеет расчетное сопротивление R_o=200 кПа.

 

Слой №3.Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

 

    

 

e / IL	IL = -0,55	IL =0	IL = 1
e1 = 0,7	218,5	250	180

 

        Слой №4. Песок мелкийи и средней плотности, насыщенный водой имеет расчетное сопротивление R_o=200 кПа.

 

Слой №5.Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

 

   

 

e / IL	IL = 0	IL = 0.31	IL = 1
e1 = 0,5	600		400
e = 0,55	550	643	850
e2 = 0,6	500		300

 

 

Слой №6.Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

 

   

 

e / IL	IL = 0	IL = 0.24	IL = 1
e1 = 0,5	300		300
e = 0,57	282,5	320,3	440
e2 = 0,7	250		200

 

 

 

3.Определение расчётной нагрузки при проектировании ленточного фундамента 9-этажного здания.

Постоянная нагрузка от веса сооружения для отдельно стоящего фундамента 358кН/м; для стен 1,2,3,5  и временная нагрузка -21кН/м.

Постоянная нагрузка от веса сооружения для отдельно стоящего фундамента 433кН/м; для стен 4,7 и временная нагрузка-42кН/м.

 

 Расчётная нагрузка, действующая  по обрезу фундамента, определяется  по формуле: 

,

где nи n’-коэффициенты перегрузок, применяемые для расчёта фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям: n=n’=1, для расчётов по первой группе предельных состояний n=1.1, a n’=1.4;

nc=0.9-коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок.

 

Для стен 1,2,3,5: NI = 1.2(358+21)= 454,8 кН/м

NII= 1(358+21)=379 кН/м

 

Длястен 4,7: NI =1,2(433+42)= 570 кН/м

NII= 1(433+42) = 475 кН/м

 

а)Определение глубины заложения ленточного фундамента.

 

а). Конструктивные требования.

Отметка пола подвала -2.7м

Отметка пола первого этажа 0.00м

Планировочная отметка -0.8м

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

, где

hc – расстояние от нулевого уровня цоколя до пола, hc=0,8м;

hs – расстояние от подошвы фундамента до низа пола,

hs=0.2м;

hcf- толщина цементного пола подвала, hcf=0.3м;

de- расстояние от чистого пола первого этажа до пола подвала, de=2.7 м;

d=3,2-0,8=2,4м.

 

б)Определение глубины заложения ленточного фундамента под внутреннюю стену.

 

 

 

 

Определение размеров подошвы фундамента.

в)Ленточный фундамент наружной стены здания с подвалом.

Фундамент мелкого заложения в 3-ем слое  суглинок мягкопластичный.

Грунты основания:

Слой №1: мощность-1,6 м;

Расчётная величина удельного веса грунта: γII=17 кН/ ;

Слой №2: мощность – 1,1м;

Индекс текучести: IL=-0,815;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=21кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,5кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=23°;

Расчётное значение удельного сцепления: сII=12кПа;

Слой №3: мощность-0,9м;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=18,9кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,2кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=31°;

Слой №4: мощность-2,45м;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=20,4 кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,5кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=31°30;

Слой №5: мощность-9,7м;

Индекс текучести: IL=0,375

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=19,1кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,8 кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=17°;

Расчётное значение удельного сцепления: сII=15кПа;

      Определение ширины  подошвы ленточного фундамента  графическим методом:

1. Задаёмся тремя размерами ширины ленточного фундамента bпод стену:

b1=1м, b2=2м, b3=3м.

2.) Среднее  давление под подошву фундамента  определяется по формуле:

;  (i=1,2,3…), где

NфIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 17,45 кН/ ;

Афi- площадь подошвы фундамента, Афi=biх 1, т.к. расчёт ведется на 1 погонный метр длинны;

d- глубина заложения фундамента, d=2.1м.

 

 

NII1=1*1*2.1*20=42 кН

NII2=2*1*2.1*20=84 кН

NII3=3*1*2.1*20=126 кН

 

 

3.)Расчётное  сопротивление грунта основания  вычисляется по формуле:

, где

 

γс1 и γс2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6], γс1=1,γс2=1;

k- коэффициент надёжности, k=1;

Мγ, Мq, Mc–коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6]  в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения φIIгрунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя»,

Мγ= 0,665,Мq= 3,655, Mc=6,245;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:

, где

h1 и h2- мощности вышележащих слоёв грунта;

γII1 иγII2 – расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

сII– среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d1- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле:

, где

hs – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м;

hсf – толщина конструкции пола подвала, м;

γсf – расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала, кН/ ;

db– глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

Т. к. величина расчётного сопротивления  R изменяется по линейному закону, то определяем значения

- приb=0

- при b=4

По полученным значениям строим график:

 

 

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента, b=1,1м.

По каталогу железобетонных конструкций  принимаем типовую фундаментную подушку ФЛ12.24-3 шириной b=1,2м, высотой 0.3м, высотой 2,4м.

Определение нового значения расчётного сопротивленияR: